1、數字化過程是一個逐步深入的過程數字化過程是一個逐步深入的過程 傳統變電站綜合自動化站數字化變電站智能變電站傳統變電站綜合自動化站數字化變電站智能變電站 變電站自動化系統的演變變電站自動化系統的演變 智能終端智能終端 MU 傳統微機保護 交流輸入組件交流輸入組件 A/D A/D 轉換組件 轉換組件 保護邏輯保護邏輯(CPU) (CPU) 開入開出組件開入開出組件 人機對話模件人機對話模件 端子箱端子箱 二次設備和一次設備功能重新定位：二次設備和一次設備功能重新定位： ECT 一次設備智能化一次設備智能化 IED 數字化保護 SV 光纖光纖 GOOSEGOOSE 光纖光纖 一次設備的智能化改變了傳

2、統變電站繼電保護設備的結構：一次設備的智能化改變了傳統變電站繼電保護設備的結構： 1、AD變換移入電子式互感器，代之以高速數據接口。 2、開關量輸出DO、輸入DI移入智能化開關，保護裝置發布命 令，由一次設備的執行器來執行操作。 電 纜 電 纜 傳統變電站向數字化變電站的發展傳統變電站向數字化變電站的發展 數字化變電站與傳統變電站網絡結構對比數字化變電站與傳統變電站網絡結構對比 傳統變電站結構圖傳統變電站結構圖 數字化變電站結構圖數字化變電站結構圖 3 3種典型種典型 組網模式組網模式 演變關系演變關系 特點特點1 1：全：全 站信息數字站信息數字 化化 特點特點2 2：通：通 信平臺網信平臺

3、網 絡化絡化 特點特點3 3：信：信 息共享標準息共享標準 化化 特點特點4 4：高：高 級應用互動級應用互動 化化 高級應用高級應用 智能一次設備智能一次設備 數字化變電站數字化變電站 智智 能能 變變 電電 站站 智能變電站的定義智能變電站的定義 采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通采用先進、可靠、集成、低碳、環保的智能設備，以全站信息數字化、通 信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、信平臺網絡化、信息共享標準化為基本要求，自動完成信息采集、測量、 控制、保護、計量和監測等基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控控制、保護、計量和監測等

4、基本功能，并可根據需要支持電網實時自動控 制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。制、智能調節、在線分析決策、協同互動等高級功能的變電站。 智能變電站優勢智能變電站優勢 國電南自自主專業眾多國電南自自主專業眾多 l智能變電站二次系統智能變電站二次系統 l智能一次設備智能一次設備 l在線監測在線監測 l視頻監控視頻監控 l一體化電源一體化電源 智能變電站發展方向智能變電站發展方向 l智能一次設備在變電站的應用；智能一次設備在變電站的應用； l一次設備的狀態監測和二次系統融合，形成真正一次設備的狀態監測和二次系統融合，形成真正 的一體化平臺，為運行維護人員提供必要的信息；的一體化平

5、臺，為運行維護人員提供必要的信息； l對關鍵設備進行狀態監測，利于設備檢修，降低對關鍵設備進行狀態監測，利于設備檢修，降低 全生命周期成本；提升設備的可靠性和利用率，提全生命周期成本；提升設備的可靠性和利用率，提 高運行維護的效率高運行維護的效率; ; l共同完成共同完成EPCEPC工程工程; ; 目錄 智能變電站設備介紹智能變電站設備介紹 變電站發展歷程變電站發展歷程 智能變電站基礎知識智能變電站基礎知識 特殊名詞解釋特殊名詞解釋 q 過程層：過程層：指包括變壓器、斷路器、隔離開關、互感器等一次設備 及其所屬的智能組件以及獨立的智能電子裝置。主要實現變電站 一次設備的信息的采集、測量、控制等

6、功能。 q MMS：制造報文規范，在智能變電站中通常指站控層網絡通信規 約，主要用于二次設備與監控系統之間的通信。MMS規范了工業 領域具有通信能力的智能傳感器、智能電子設備（IED）、智能 控制設備的通信行為，使出自不同制造商的設備之間具有互操作 性。 q GOOSE：是一種通用面向對象變電站事件，是IEC61850中定義 的一種快速報文格式。主要用于實現在多IED之間的信息傳遞， 取代傳統電纜傳遞的開關量信號，如：接入保護或測控的開關量 信號、五防閉鎖信號等，具有高傳輸成功概率。 q SV ：指采樣值，主要功能是過程層與間隔層間采樣值的傳遞。 在智能變電站中通常所說的SV是指以報文形式傳輸

7、的采樣值，報 文格式多采用IEC 61850-9-1、IEC61850-9-2、IEC60044-8(FT3) 標準。 特殊名詞解釋特殊名詞解釋 q DL/T 860：IEC 61850標準在國內轉化后的電力行業標準，其內 容完全等同于IEC 61850國際標準。 q IEC60044-7：是IEC發布的電子式電壓互感器標準。 q IEC60044-8：是IEC發布的電子式電流互感器標準，它對電子式 互感器及合并單元的設計、試驗、通信方式等做出了詳細定義， 有時候特指IEC 60044-8標準中規定的FT3采樣值傳輸協議。國網 公司在FT3的基礎上進行了擴展，發送頻率加倍，帶寬增加了一 倍，采

8、樣值通道也擴展為22路。 q IEC61850-9-1：一種采樣值傳輸標準，遵循了IEC60044-78標 準對合并單元的要求，該標準的映射方法相對固定、簡單。目前 已經廢止不用。 q IEC61850-9-2：一種采樣值傳輸標準，它定義了電子式互感器往 外發送采樣值報文所應遵循的報文格式，即用通信的方式取代了 傳統互感器使用電纜傳輸的電壓、電流等信號。 三層兩網三層兩網 目錄 智能變電站設備介紹智能變電站設備介紹 變電站發展歷程變電站發展歷程 智能變電站基礎知識智能變電站基礎知識 智能變電站設備智能變電站設備 l過程層設備過程層設備 l間隔層設備間隔層設備 l站控層設備站控層設備 過程層設備

9、：過程層設備： 電子式互感器電子式互感器: PSET6000: PSET6000系列有源電子式互感器系列有源電子式互感器 PSOT6000 PSOT6000系列無源電子式互感器系列無源電子式互感器 合并單元：合并單元： PSMU 600PSMU 600系列系列 智能終端智能終端: PSIU 600: PSIU 600系列系列 智能組件：智能組件： PSIU 600PSIU 600和和PSSC 600PSSC 600系列系列 戶外柜：戶外柜： TDC-05TDC-05系列系列 過程層設備功能過程層設備功能 500kV獨立支柱式電子式電流互感器 PSET6500CTDW 330kV獨立支柱式電子式

10、電流互感器 PSET6330CTDW 220kV獨立支柱式電子式電流互感器 PSET6220CTDW 110kV獨立支柱式電子式電流互感器 PSET6110CTDW 35kV開關柜內電子式電流互感器 PSET6035CTDH 10kV開關柜內電子式電流互感器 PSET6010CTDH 500kVGIS電子式電流互感器 PSET6500CTGS 330kVGIS電子式電流互感器 PSET6330CTGS 220kVGIS電子式電流互感器 PSET6220CTGS 110kVGIS電子式電流互感器 PSET6110CTGS q電子式電流（電壓）互感器型號 CT/VT 電子式互感器與常規互感器比較電

11、子式互感器與常規互感器比較 共同點：共同點： 功能相同： 實現無畸變的準確傳變一次電流及電壓 基本技術要求相同： 電流準確度0.2S/5P20(TPY) 電壓準確度0.2/3P 絕緣水平 動熱穩定電流 . 電子式互感器與常規互感器比較電子式互感器與常規互感器比較 不同點：不同點： 實現方式不同 數據輸出不同 常規互感器：模擬量1A/5A、100V/57.7V 電子式互感器：數字量 ECT：測量2D41H、保護01CFH EVT：測量/保護 2D41H 負載功率、電磁兼容、溫度特性等 法拉第磁光法拉第磁光 效應（光學效應（光學 電子式電流電子式電流 互感器）互感器） 法拉第電磁法拉第電磁 感應（

12、線圈感應（線圈 電子式電流電子式電流 互感器）互感器） 磁光玻璃式磁光玻璃式 全光纖式全光纖式 空心線圈式（空心線圈式（RCTRCT） (Rogowsgi(Rogowsgi線圈線圈) ) 低功率線圈式（低功率線圈式（LPCTLPCT） AISAIS結構有源電子式組合互感器結構有源電子式組合互感器 采集器 PSET6000PSET6000有源式互感器原理有源式互感器原理 AISAIS電子式互感器電子式互感器 dt di k dt d te 優點：優點： 1.1.測量線圈與主回路直接無直接的電氣測量線圈與主回路直接無直接的電氣 聯系，而僅通過電磁場耦合，因此與主聯系，而僅通過電磁場耦合，因此與主

13、回路之間有良好的電氣絕緣，無充油充回路之間有良好的電氣絕緣，無充油充 氣帶來的易燃易爆危險，符合環保要求；氣帶來的易燃易爆危險，符合環保要求； 2.2.無鐵芯飽和等問題，測量范圍寬，線無鐵芯飽和等問題，測量范圍寬，線 性度好，準確度高；性度好，準確度高； 3.3.線圈感應電壓對頻率響應好，暫態特線圈感應電壓對頻率響應好，暫態特 性好；性好； 4.4.低功率的輸出易于轉化為數字量；低功率的輸出易于轉化為數字量； 5.5.體積小，質量輕，生產成本低；體積小，質量輕，生產成本低； 電子式電流互感器原理電子式電流互感器原理 i Rogowski線圈結構及原理 優點優點： 電容式電壓互感器具有電場強度裕

14、度大，絕 緣可靠性高、且分壓電容可兼作耦合電容器 供高頻載波通道使用、不會與開關端口電容 形成鐵磁諧振、能消雷電波頭、價格便宜等 優點。 電子式電壓互感器原理電子式電壓互感器原理 電容分壓器原理圖 電容分壓器由高壓臂電容C1 和低壓臂電容C2組成. 由圖可知 ：U2U1C1/（C1 C2）U1/K 分壓比K（C1C2）/C1 GISGIS電子式互感器電子式互感器 低功率、小信號模擬輸入；光纖數 字信號輸出； 采集器就近安裝于GIS端子室或匯控 柜內； 可靠的直流供電； GISGIS電子式互感器電子式互感器 GIS上安裝電子互感器上安裝電子互感器 10kV有源電子式互感器有源電子式互感器 供能方

15、式供能方式 lPSET6000PSET6000電子式互感器供能方式電子式互感器供能方式 110kV110kV及以上及以上CTCT：激光電源：激光電源+ +線路取能；線路取能； 110kV110kV及以上及以上PTPT：雙路直流電源；：雙路直流電源； 10kV10kV、35kV35kV互感器：直流電源；互感器：直流電源； GISGIS、HGISHGIS場合：雙路直流電源；場合：雙路直流電源； 互感器校驗互感器校驗 電子式電流互感器一 次轉換器 升流器 (大電流發生器) 調壓器 電子式電流互感器二 次轉換器 標準電流互感器一次 轉換器 標準電流互感器二次標 準電流/電壓轉換器 分析處理 數字量采樣

16、通道 光貓 模擬量采樣通道 同步信號 發生器 結果 顯示 文件 輸出 裝置型號裝置型號 l PSMU 600 PSMU 600 系列合并單元型號系列合并單元型號 型號配置及說明 PSMU602 與GIS互感器以及電子式電壓互感器配合 PSMU602L 與獨立支柱式電子式電流互感器配合 PSMU602F 與光學互感器配合 PSMU 600 PSMU 600 系列合并單元系列合并單元 合并單元是實現電子式互感器與二合并單元是實現電子式互感器與二 次設備接口的關鍵裝置次設備接口的關鍵裝置 數據合并：數據合并： 合并單元同時接收并處理三相合并單元同時接收并處理三相 電流和電壓信號，并按照電流和電壓信號

17、，并按照IEC IEC 60044-860044-8或或IEC 61850-9-2IEC 61850-9-2格式輸出格式輸出 數據同步：數據同步： 合并單元實現獨立采樣的三相合并單元實現獨立采樣的三相 電路和電壓的信號同步電路和電壓的信號同步 信號分配：信號分配： 智能二次設備從合并單元獲取智能二次設備從合并單元獲取 一次電流電壓信息一次電流電壓信息 合并單元接口合并單元接口 合并單元輸出接口標準合并單元輸出接口標準 IEC60044-8傳輸標準：其傳輸接口速度為2.5Mbit/S，采用 串行點對點光纖傳輸。其優點是收發實時性高，傳輸延 時固定，從而使得實現差動保護時，各側同步可以完全 不依賴

18、于外部同步源，缺點是光纖鏈路較復雜。 IEC61850-9-2網絡傳輸方式：優點是數據共享方便，易于 實現互操作，缺點是網絡數據流量大，且傳輸延時不固 定，數據同步需依賴外部同步時鐘源。 IEC61850-9-2點對點傳輸方式：繼承了IEC60044-8標準的 數據等間隔發送和固定傳輸時延等優點，利于差動保護 實現且不依賴于外部時鐘源。 合并單元同步合并單元同步 數據同步問題數據同步問題 三相電流、電壓采樣須同步 （合并單元實現） 變壓器差動保護不同電壓等級的多個間隔獲取 數據存在同步 （保護裝置實現） 母線差動保護從多個間隔獲取數據存在同步 （保護裝置實現） 合并單元照片合并單元照片 MU基

19、本特性 支持PPS、B碼、IEEE 1588多種對時方式； 支持國網FT3、國網9-2多種輸出協議； 軟件積分，精度高。 PT并列和切換示意圖并列和切換示意圖 PT并列示意圖并列示意圖 低電壓等級實現模式低電壓等級實現模式 PT PT并列由并列由PTPT智能單元智能單元+PT+PT并列裝置的模式實現并列裝置的模式實現 l PSIU 600PSIU 600系列智能終端系列智能終端 給傳統斷路器或變壓器提供數字化變電站接口；給傳統斷路器或變壓器提供數字化變電站接口； 在開關端子箱安裝智能終端：對刀閘等進行狀態在開關端子箱安裝智能終端：對刀閘等進行狀態 采集和控制，就地操作箱功能；采集和控制，就地操

20、作箱功能； 在變壓器端子箱安裝智能終端，實現變壓器本體在變壓器端子箱安裝智能終端，實現變壓器本體 保護和變壓器測控功能：采集溫度、檔位、非電保護和變壓器測控功能：采集溫度、檔位、非電 量、中性點地刀等狀態，控制風扇和檔位量、中性點地刀等狀態，控制風扇和檔位 對時、事件記錄功能對時、事件記錄功能. . 智能終端智能終端 智能終端發展階段智能終端發展階段 o 操作箱CPU實現就地智能化的裝置 o 具備一定功能的智能終端 （已經廣泛應用在數字化工程中） o 引入在線監測功能的智能操作 o 引入斷路器智能操作 （分相控制、智能分合閘等） o 由真正的智能一次設備完全替代了智能終端的功能 裝置型號裝置型

21、號 l PSIU 600 PSIU 600 系列智能單元型號系列智能單元型號 型號配置及說明 PSIU601 分相開關智能終端 PSIU621 三相開關智能終端 PSIU602 主變智能終端（三卷變） PSIU622 主變智能終端（兩卷變） PSIU641 低壓開關智能終端 PSIU642 低壓PT智能終端 PSIU643 低壓PT并列智能終端 裝置照片裝置照片 l PSIU 601PSIU 601分相開關智能終端 適用于雙跳圈雙合圈（或單合圈）且分相動作的斷路器 裝置照片裝置照片 l PSIU 600 PSIU 600 系列智能終端系列智能終端 l TDCTDC0505戶外柜戶外柜 TDC-

22、05型戶外機柜的設計目標是為在戶外條件下 運行的自動化設備及其它普通電氣設備提供接近室 內的工作環境，同時為這些設備提供必要的防護。 該型戶外柜具有對外部環境一定的隔離功能，雙 層柜體設計，防塵、防水、防太陽輻射。其工作模 式為在柜內濕度達到一定時（可設定），溫濕度傳 感控制器啟動電加熱器和位于柜內頂部的風扇，將 柜內濕氣排出柜外；當柜內溫度上升到某一溫度時 ，柜內風扇啟動，柜外新鮮空氣經過濾后自機柜下 層進入柜內，將柜內熱氣從機柜上部排出柜外。戶 外柜設計要求滿足系列標準GB/T 19183 戶外柜戶外柜 戶外柜戶外柜 現場裝置 圖片正 面 現場裝置圖 片背面 智能變電站設備智能變電站設備

23、l過程層設備過程層設備 l間隔層設備間隔層設備 l站控層設備站控層設備 q高壓保護測控高壓保護測控 q1q主后一體保護qPST1200Uq適用于220kV及以上 q2q主后一體保護測控qPST1200Uq適用于220kV及以上 q3q主變差動保護qPST671Uq適用于110kV q4q主變后備保護qPST671Uq適用于110kV q5q主變后備保護測控qPST671Uq適用于110kV q6q母線保護qSGB750q q7q線路保護qPSL602Uq q8q線路保護測控qPSL602Uq q9q光纖縱差線路保護qPSL603Uq q10q光纖縱差線路保護測控qPSL603Uq q11q11

24、0kV線路保護qPSL621Uq q12q110kV線路保護測控qPSL621Uq q13q斷路器保護qPSL631Uq q14q斷路器保護測控qPSL631Uq q15q2/3斷路器保護qPSL632Uq q16q2/3斷路器保護測控qPSL632Uq q17q斷路器保護qPSL633Uq q18q斷路器保護測控qPSL633Uq q低壓保護測控低壓保護測控 q1q主變差動保護qPST641Uq適用于35kV q2q主變后備保護測控qPST642Uq適用于35kV q3q站變保護測控qPST645Uq適用于10kV站用 q4q線路保護測控qPSL641Uq q5q電容器保護測控qPCS641

25、Uq q測試裝置測試裝置 q1qIEC 61850測試裝置qPSRT601q用于標準SV采樣輸出 q2q合并單元測試裝置qPSRT621q電子式互感器數字量輸出 q3q小信號測試裝置qPSRT641q電子式互感器模擬量輸出 變壓器保護裝置照片變壓器保護裝置照片 主變保護主后分開裝置主變保護主后分開裝置 線路保護裝置照片線路保護裝置照片 母線保護裝置照片母線保護裝置照片 l SGB750 SGB750 母線保護母線保護 點對點方案點對點方案 l 點對點模式 PSL 603UPSL 603U SGB 750SGB 750 低壓包保護測控裝置低壓包保護測控裝置 裝置背板照片裝置背板照片 測控裝置照片

26、測控裝置照片 故障錄波器裝置照片故障錄波器裝置照片 l 故障錄波器故障錄波器 計量計量 計量：“瓶頸”在于校驗方案和規程 q國電南自DTAD 6268系列智能變電站電能表 o具有IEEE 1588對時功能的電能表設計。 oIEC 61850-9-2標準采樣值網絡傳輸的自適應接收。 o采用DL/T 645-2007的多功能電能表通信規約開發實現。 o基于IEC 61850的電能量數據模型實現、支持MMS。 o智能電能表在線校驗方案。 o針對智能變電站特定需求的智能監測功能設計。 o精度達0.2S級的有功和無功電能算法實現及安全存儲。 q10kV、35kV低壓饋線場合 o采用傳統PT+電子式CT（

27、羅科夫斯基線圈+LPCT測量線圈+ 傳統計量線圈）模式：兼容傳統計量系統 現場照片現場照片 電子式互感器及合并器電子式互感器及合并器 常規測試常規測試 額定延時（關鍵）額定延時（關鍵） 雙雙ADAD一致性測試一致性測試 異常的影響異常的影響 智能終端智能終端 動作時間動作時間 網絡測試網絡測試 交換機性能測試交換機性能測試 VLANVLAN和和GMRPGMRP對比（關鍵）對比（關鍵） SVSV點對點和組網差異點對點和組網差異 對時系統對時系統 同步精度同步精度 主從時鐘切換主從時鐘切換 守時守時 時鐘恢復時鐘恢復 智能變電站設備智能變電站設備 l過程層設備過程層設備 l間隔層設備間隔層設備 l

28、站控層設備站控層設備 原則原則 q IEC 61850定義的模型交互過程定義的模型交互過程 SSDSSD ICDICD 系統組態工具系統組態工具 SCDSCD 裝置實例組態工具裝置實例組態工具 IEC61850IEC61850裝置裝置 CIDCID 全站系統配置全站系統配置 文件文件 一次系統配置一次系統配置 文件文件 裝置模板配置裝置模板配置 文件文件 裝置實例配置裝置實例配置 文件文件 裝置實例組態工具裝置實例組態工具 系統組態工具系統組態工具 時間同步系統時間同步系統 站控層主要功能站控層主要功能 q順序控制 q與主站通信 q對時系統 q防誤操作 q系統配置工具 q源端維護 q網絡記錄分

29、析 基本功能：基本功能： 站控層主要功能站控層主要功能 q設備狀態可視化 q狀態檢修 q站域控制 q全景數據反演 q智能告警及分析決策 q故障信息綜合分析決策 q與外部系統交互 高級應用功能：高級應用功能： 輔助系統主要功能輔助系統主要功能 q視頻監視 q安防系統 q照明系統 q環境智能化監測 q站用電源系統 q在線監測系統 主要功能：主要功能： 智能終端智能終端 MU 傳統微機保護 交流輸入組件交流輸入組件 A/D A/D 轉換組件 轉換組件 保護邏輯保護邏輯(CPU) (CPU) 開入開出組件開入開出組件 人機對話模件人機對話模件 端子箱端子箱 二次設備和一次設備功能重新定位：二次設備和一次設備功能重新定位： ECT 一次設備智能化一次設備智能化 IED 數字化保護 SV 光纖光纖 GOOSEGOOSE 光纖光纖 一次設備的智能化改變了傳統變電站繼電保護設備的結構：一次設備的智能